הרפיה של סטטיסטיקה רב-פעמית במערכות קוונטיות

הרפיה של סטטיסטיקה רב-פעמית במערכות קוונטיות

צומת המקור: 2699820

ניל דאולינג1, פדרו פיגוארה-רומרו2, פליקס א פולוק1, פיליפ שטרסברג3, וקאבן מודי1

1בית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה, אוניברסיטת מונאש, ויקטוריה 3800, אוסטרליה
2Hon Hai Quantum Computing Center, טייפה, טייוואן
3פיסיקה תאוריקה: אינפורמציה בפנטמנס קוואנטיקס, Departament de Física, אוניברסיטת אוטונומה דה ברצלונה, 08193 בלייטרה (ברצלונה), ספרד

מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.

תַקצִיר

מכניקת שיווי משקל סטטיסטית מספקת כלים רבי עוצמה כדי להבין פיזיקה בקנה מידה מאקרו. עם זאת, נותרת השאלה כיצד ניתן להצדיק זאת בהתבסס על תיאור קוונטי מיקרוסקופי. כאן, אנו מרחיבים את הרעיונות של מכניקת קוונטים סטטיסטית של מצבים טהורים, המתמקדים בסטטיסטיקה חד פעמית, כדי להראות את האיזון של תהליכים קוונטיים מבודדים. כלומר, אנו מראים שרוב הנצפים הרב-זמניים לזמנים גדולים מספיק אינם יכולים להבחין בין תהליך ללא שיווי משקל לבין תהליך שיווי משקל, אלא אם המערכת נבדקת במשך מספר רב מאוד של פעמים או שהנתון הנצפה הוא עדין במיוחד. תוצאה של התוצאות שלנו היא שהגודל של אי-מרקוביות ומאפיינים רב-פעמיים אחרים של תהליך אי-שיווי משקל גם הם.

מדוע תכונות מאקרוסקופיות של מערכת מרובת-גוף בדרך כלל נייחות בקירוב למרות שהמצב השחור המדויק מתפתח כל הזמן? הדעה הרווחת היא שמכניקת הקוונטים לבדה צריכה להספיק כדי לגזור מכניקה סטטיסטית, ללא הנחות נוספות. חלק מרכזי בפאזל זה הוא לקבוע כיצד ניתן לצפות בכמויות נייחות במערכת קוונטית מבודדת. בעבודה זו אנו מראים כי ערכי תוחלת ריבוי-זמן נראים נייחים בממוצע במערכות גדולות, כאשר המצב ההתחלתי אינו מכוון במיוחד וכאשר הנצפה גס במרחב ובזמן. משמעות הדבר היא שתכונות ריבוי-זמן רלוונטיות, כגון כמות הזיכרון במערכת הקוונטית, אינן תלויות באופן כללי בזמנים המדויקים שנבדקו.

► נתוני BibTeX

► הפניות

[1] A. Rivas ו-SF van Huelga, Open Quantum Systems (Springer-Verlag, 2012).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-23354-8

[2] I. Rotter and JP Bird, Rep. Prog. פיזי. 78, 114001 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​78/​11/​114001

[3] N. Pottier, Nonequilibrium Statistical Physics: Linear Irreversible Processes, Oxford Graduate Texts (Oxford University Press, 2010).

[4] R. Kubo, Rep. Prog. פיזי. 29, 255 (1966).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​29/​1/​306

[5] U. Weiss, Quantum Dissipative Systems, מהדורה רביעית. (World Scientific, 4).
https: / / doi.org/ 10.1142 / 8334

[6] G. Stefanucci and R. van Leeuwen, Nonequilibrium Many-Body Theory of Quantum Systems: A Modern Introduction (Cambridge University Press, 2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9781139023979

[7] M. Lax, Phys. רפ' 157, 213 (1967).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.157.213

[8] FA פולוק, C. Rodríguez-Rosario, T. Frauenheim, M. Paternostro ו- K. Modi, Phys. הכמרית א '97, 012127 (2018 א).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.012127

[9] FA פולוק, C. Rodríguez-Rosario, T. Frauenheim, M. Paternostro ו- K. Modi, Phys. הכומר לט. 120, 040405 (2018b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.040405

[10] L. Li, MJ Hall, ו-HM Wiseman, Phys. Rep. 759, 1 (2018), מושגים של אי-מרקוביות קוונטית: היררכיה.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2018.07.001

[11] S. Milz, F. Sakuldee, FA Pollock, and K. Modi, Quantum 4, 255 (2020a).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-20-255

[12] S. Milz and K. Modi, PRX Quantum 2, 030201 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.030201

[13] N. Dowling, P. Figueroa-Romero, F. Pollock, P. Strasberg, and K. Modi, "שיווי משקל של תהליכים קוונטיים לא-מרקוביים במרווחי זמן סופיים," (2021), arXiv:2112.01099 [quant-ph].
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2112.01099
arXiv: 2112.01099

[14] N. Linden, S. Popescu, AJ Short, and A. Winter, Phys. רפ' ה 79, 061103 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.79.061103

[15] C. Neuenhahn ו-F. Marquardt, Phys. Rev. E 85, 060101(R) (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.85.060101

[16] L. Campos Venuti ו-P. Zanardi, Phys. ר' א 81, 022113 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.022113

[17] P. Bocchieri and A. Loinger, Phys. רפ' 107, 337 (1957).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.107.337

[18] C. Gogolin ו-J. Eisert, Rep. Prog. פיזי. 79, 056001 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​79/​5/​056001

[19] LC Venuti, "זמן החזרה במכניקת הקוונטים," (2015), arXiv:1509.04352 [quant-ph].
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1509.04352
arXiv: 1509.04352

[20] פ. ריימן, פיזי. הכומר לט. 101, 190403 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.190403

[21] א. M. Alhambra, J. Riddell, ו-LP García-Pintos, Phys. הכומר לט. 124, 110605 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.110605

[22] P. Figueroa-Romero, FA Pollock, and K. Modi, Commun. פיזי. 4, 127 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s42005-021-00629-w

[23] J. Gemmer, M. Michel, and G. Mahler, תרמודינמיקה קוונטית: הופעת התנהגות תרמודינמית בתוך מערכות קוונטיות מורכבות, הערות הרצאה בפיזיקה (Springer Berlin Heidelberg, 2009).
https: / / doi.org/ 10.1007 / b98082

[24] ל' ד'אלסיו, י' כפרי, א' פולקובניקוב ומ' ריגול, עו"ד. פיזי. 65, 239 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00018732.2016.1198134

[25] T. Mori, TN Ikeda, E. Kaminishi, and M. Ueda, J. Phys. עטלף. מול. העדיף. 51, 112001 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1361-6455 / aabcdf

[26] F. Costa and S. Shrapnel, New J. Phys. 18, 063032 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​6/​063032

[27] ג 'צ'ירבלה, GM ד'אראנו, ופ' פרינוטי, פיז. גב '80, 022339 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.022339

[28] H. Tasaki, Phys. הכומר לט. 80, 1373 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.1373

[29] AJ Short, New J. Phys. 13, 053009 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​5/​053009

[30] M. Ueda, Nat. הכומר פיזי. 2, 669 (2020).
https: / doi.org/â € ‹10.1038 / s42254-020-0237-x

[31] EB דייויס וג'יי טי לואיס, קומון. מתמטיקה. פיזי. 17, 239 (1970).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01647093

[32] G. Chiribella, GM D`Ariano, and P. Perinotti, EPL (Europhysics Letters) 83, 30004 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1209/​0295-5075/​83/​30004

[33] L. Hardy, J. Phys. א-מתמטיקה. אור. 40, 3081 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​s12

[34] ל. הרדי, פילוס. TR Soc. א 370, 3385 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2011.0326

[35] ל. הארדי, "תורת היחסות הכללית המבצעית: אפשרית, הסתברותית וקוונטית", (2016), arXiv:1608.06940 [gr-qc].
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1608.06940
arXiv: 1608.06940

[36] ג'יי קוטלר, C.-M. ג'יאן, X.-L. צ'י, ופ. וילצ'ק, ג'יי. אנרגיה גבוהה. 2018, 93 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP09 (2018) 093

[37] ד. קרצמן ו RF ורנר, פיז. הכמ"ש 72, 062323 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.062323

[38] פ. קארוסו, ו 'ג'ובאנטי, סי לופו וס' מנצ'יני, הכמרית מוד. פיז. 86, 1203 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.1203

[39] C. Portmann, C. Matt, U. Maurer, R. Renner, and B. Tackmann, IEEE Transactions on Information Theory 63, 3277 (2017).
https: / doi.org/â € ‹10.1109 / TIT.2017.2676805

[40] ש. שפרנל, פ. קוסטה, וג. מילברן, ג'יי פיס החדש. 20, 053010 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aabe12

[41] O. Oreshkov, F. Costa ו- Č. ברוקנר, נט. קומון. 3, 1092 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms2076

[42] P. Strasberg, Phys. Rev. E 100, 022127 (2019a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.100.022127

[43] C. Giarmatzi and F. Costa, Quantum 5, 440 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-04-26-440

[44] פ' שטרסברג וא' וינטר, פיזי. Rev. E 100, 022135 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.100.022135

[45] P. Strasberg, Phys. הכומר לט. 123, 180604 (2019b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.180604

[46] פ. שטרסברג ומ.ג. דיאז, פיז. הכמרית 100, 022120 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022120

[47] S. Milz, D. Egloff, P. Taranto, T. Theurer, MB Plenio, A. Smirne, and SF Huelga, Phys. Rev. X 10, 041049 (2020b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.041049

[48] V. Chernyak, F. cv Šanda, and S. Mukamel, Phys. רפ' ה 73, 036119 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.73.036119

[49] GS Engel, TR Calhoun, EL Read, T.-K. Ahn, T. Mančal, Y.-C. Cheng, RE Blankenship, ו-GR Fleming, Nature 446, 782 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature05678

[50] F. Krumm, J. Sperling, and W. Vogel, Phys. ר' א 93, 063843 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.063843

[51] E. Moreva, M. Gramegna, G. Brida, L. Maccone, and M. Genovese, Phys. Rev. D 96, 102005 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.96.102005

[52] HG Duan, VI Prokhorenko, RJ Cogdell, K. Ashraf, AL Stevens, M. Thorwart, and RJD Miller, Proc Natl Acad Sci USA 114, 8493 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1702261114

[53] M. Ringbauer, F. Costa, ME Goggin, AG White, and A. Fedrizzi, npj Quantum Information 4, 37 (2018).
https: / doi.org/â € ‹10.1038 / s41534-018-0086-y

[54] GAL White, CD Hill, FA Pollock, LCL Hollenberg, and K. Modi, Nature Communications 11, 6301 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-20113-3

[55] GAL White, FA Pollock, LCL Hollenberg, CD Hill, and K. Modi, "From many-body to many time physics," (2022), arXiv:2107.13934 [quant-ph].
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2107.13934
arXiv: 2107.13934

[56] L. Knipschild and J. Gemmer, Phys. Rev. E 101, 062205 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.101.062205

[57] P. Taranto, FA Pollock, and K. Modi, npj Quantum Information 7, 149 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00481-4

[58] S. Milz, MS Kim, FA Pollock, and K. Modi, Phys. הכומר לט. 123, 040401 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.040401

[59] D. Burgarth, P. Facchi, M. Ligabò, and D. Lonigro, Phys. Rev. A 103, 012203 (2021a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.012203

[60] D. Burgarth, P. Facchi, D. Lonigro, and K. Modi, Phys. Rev. A 104, L050404 (2021b).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevA.104.L050404

[61] FGSL Brandão, E. Crosson, MB Şahinoğlu, ו-J. Bowen, Phys. הכומר לט. 123, 110502 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.110502

[62] JM Deutsch, Phys. Rev. A 43, 2046 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.43.2046

[63] M. Srednicki, Phys. Rev. E 50, 888 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.50.888

[64] M. Srednicki, J. Phys. א-מתמטיקה. ג' 32, 1163 (1999).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​32/​7/​007

[65] M. Rigol, V. Dunjko, V. Yurovsky, and M. Olshanii, Phys. הכומר לט. 98, 050405 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.050405

[66] M. Rigol, V. Dunjko, and M. Olshanii, Nature 452, 854 EP (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature06838

[67] CJ Turner, AA Michailidis, DA Abanin, M. Serbyn, and Z. Papić, Nat. פיזי. 14, 745 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-018-0137-5

[68] JM Deutsch, Rep. פרוג. פיזי. 81, 082001 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​aac9f1

[69] J. Richter, J. Gemmer, and R. Steinigeweg, Phys. Rev. E 99, 050104(R) (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.99.050104

[70] ס' מילז, סי ספי, ז'-פ. Xu, FA Pollock, K. Modi, and O. Gühne, SciPost Phys. 10, 141 (2021).
https: / doi.org/â € ‹10.21468 / SciPostPhys.10.6.141

[71] R. Dümcke, J. Math. פיזי. 24, 311 (1983).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.525681

[72] P. Figueroa-Romero, K. Modi, ו-FA Pollock, Quantum 3, 136 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-04-30-136

[73] Alexei Kitaev, "פרס פריצת דרך לפיזיקה יסודית של 2015," url: https://​breakthroughprize.org/​Laureates/​1/​L3 (2014).
https://​/​breakthroughprize.org/​Laureates/​1/​L3

[74] M. Zonnios, J. Levinsen, MM Parish, FA Pollock, and K. Modi, Phys. הכומר לט. 128, 150601 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.150601

[75] נ. דאולינג וק' מודי, "כאוס קוונטי = הסתבכות מרחבית-זמנית של חוק נפח," (2022), arXiv:2210.14926 [quant-ph].
https://doi.org/​10.48550/​ARXIV.2210.14926
arXiv: 2210.14926

[76] G. Styliaris, N. Anand, and P. Zanardi, Phys. הכומר לט. 126, 030601 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.030601

[77] AJ Short ו-TC Farrelly, New J. Phys. 14, 013063 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​14/​1/​013063

[78] A. Riera, C. Gogolin, and J. Eisert, Phys. הכומר לט. 108, 080402 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.080402

[79] ASL Malabarba, LP García-Pintos, N. Linden, TC Farrelly, and AJ Short, Phys. Rev. E 90, 012121 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.90.012121

[80] H. Wilming, TR de Oliveira, AJ Short, and J. Eisert, "זמני שיווי משקל במערכות סגורות קוונטיות רבות-גוף", ב-Thermodynamics in the Quantum Regime: Fundamental Aspects and New Directions, בעריכת F. Binder, LA Correa, C. Gogolin, J. Anders, and G. Adesso (Springer International Publishing, Cham, 2018) עמ' 435–455.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-99046-0_18

[81] S. Milz, FA Pollock, and K. Modi, Open Syst. אינפ. Dyn. 24, 1740016 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161217400169

[82] J. Watrous, Theory of Quantum Information (Cambridge University Press, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[83] MM Wilde, "מתיאוריית שאנון הקוונטים" (2011), arXiv:1106.1445 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976.001
arXiv: 1106.1445

[84] J. Watrous, Quantum Inf. מחשוב. 5 (2004), 10.26421/​QIC5.1-6.
https: / doi.org/â € ‹10.26421 / QIC5.1-6

[85] P. Taranto, S. Milz, FA Pollock, and K. Modi, Phys. Rev. A 99, 042108 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.042108

[86] WR Inc., "Mathematica, גרסה 12.3.1," Champaign, IL, 2021.

[87] J. Miszczak, Z. Puchała, and P. Gawron, "חבילת צ'י לניתוח של מערכות קוונטיות," (2011-).
https://github.com/​iitis/​qi

מצוטט על ידי

[1] פיליפ שטרסברג, "קלאסיות ללא דה-קוהרנטיות: מושגים, יחס למרקוביאניות וגישה אקראית לתיאוריית מטריצות", arXiv: 2301.02563, (2023).

[2] פיליפ שטרסברג, תרזה א. ריינהרד וג'וזף שינדלר, "הכל בכל מקום בבת אחת: הדגמה מספרית ראשונה של עקרונות של היסטוריות חסרות קוהרנטיות". arXiv: 2304.10258, (2023).

[3] פיליפ שטרסברג, אנדראס ווינטר, ג'וכן ג'מר וג'יאוזי וואנג, "קלאסיות, מרקוביות ואיזון מקומי מפורט מדינמיקה של מדינה טהורה", arXiv: 2209.07977, (2022).

[4] ניל דאולינג וקוואן מודי, "כאוס קוונטי = הסתבכות מרחבית-זמנית של נפח-חוק", arXiv: 2210.14926, (2022).

[5] IA Aloisio, GAL White, CD Hill, and K. Modi, "Sampling Complexity of Open Quantum Systems", PRX Quantum 4 2, 020310 (2023).

[6] ניל דאולינג, פדרו פיגרואה-רומרו, פליקס א. פולוק, פיליפ שטרסברג וקוואן מודי, "שיווי משקל של תהליכים קוונטיים מרובי זמן במרווחי זמן סופיים", arXiv: 2112.01099, (2021).

[7] Pengfei Wang, Hyukjoon Kwon, Chun-Yang Luan, Wentao Chen, Mu Qiao, Zinan Zhou, Kaizhao Wang, MS Kim, and Kihwan Kim, "הדגמה של סטטיסטיקה קוונטית רב-זמנית ללא פעולה חוזרת של מדידה", arXiv: 2207.06106, (2022).

הציטוטים לעיל הם מ- מודעות SAO / NASA (עודכן לאחרונה בהצלחה 2023-06-04 12:55:03). הרשימה עשויה להיות שלמה מכיוון שלא כל בעלי האתרים מספקים נתוני ציטוט ראויים ומלאים.

On השירות המוזכר של קרוסרף לא נמצאו נתונים על ציטוט עבודות (ניסיון אחרון 2023-06-04 12:55:02)

בול זמן:

עוד מ יומן קוונטים